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    管道延性斷裂的止裂控制

    2019-04-30   來源:   點擊數:0次 選擇視力保護色: 杏仁黃 秋葉褐 胭脂紅 芥末綠 天藍 雪青 灰 銀河白(默認色)   合適字體大小:
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     中國鋼管信息港資訊部獲悉:焊接區往往是結構中對裂紋萌生和擴展較敏感的區域。一旦斷裂,將造成巨大的經濟損失。因此,防止管道環焊接頭斷裂失效行為成為管道系統安全運行的重要保證。關于管道環焊接頭焊接缺陷的安全評定,在國際上受到很高的重視,通過廣泛的研究。現已建立了相應的評定規范。如美國API 1UU附錄A、英國BS 4515附錄H、加拿大CSAZ184附錄K等都有關于環焊接頭缺陷評定方法的內容。
      
      通過對國外有關管道環焊接頭焊接缺陷的評定方法的分析和比較。可為建立適合我國國情的高強度管道環焊接頭缺陷安全評定提供研究思路。具有一定的理論意義和工程意義-二、環焊接頭缺陷評定的基本方法國內外關于管道環焊接頭缺陷評定方法有很多,總體可分為兩類,一類是比較簡單的,不需要具有較深的斷裂力學知識的工程評定方法,該方法適合于一般工程技術人員使用;另一類評定方法涉及到復雜的。/積分計算。需要具有一定的斷裂力學知識和專業知識,適合于專家使用。
      
      簡化的工程評定方法適用于一般工程技術人員使用的管道環焊接頭焊接缺陷工程評定方法美國API1104附錄A,英國BS 4515附錄H和加拿大CSAZ184附錄K等均有介紹。這些工程評定方法都是以Burdiken等人提出的C*OD設計曲線為基礎。有各自相應的假設條件和研究方法,基本思想是保證管材具有足夠的韌性,從而避免對缺陷進行脆斷分析計算。而只是根據塑性失穩分析判斷缺陷的可接受性;1104標準附錄A*1美國API1104標準附錄A是在“合于使用”原則基礎上,應用COD設計曲線作為管道環焊接頭的缺陷評定準則。該準則不包括塑性失穩分析。在使用時。要求焊縫聽受到的總應變不大于5|總應變由施加應變和殘余應變構成。件假設殘余應變等于屈服應變。由試驗確定焊縫的斷裂韌性值(COD)時。缺口和疲勞裂紋位f焊縫的中心處。考慮到疲勞裂紋的擴展。起始缺陷尺寸需要進行調整,5762標準,在低于最低工作濕度15C下測得,并給出兩個最小的COD值,0.127mm.為了使用API1104標準,焊縫韌性必須大于0.127mm.在API標準中,根據COD設計曲線,給出了表面裂紋允許缺陷深度或亞表面裂紋缺陷半篼的計算公式:到的臨界斷裂韌性值(COZ));*,施加總應變;e.v屈服應變。
      
      中國鋼管信息港資訊部獲悉:確定是否需要進行全尺寸止裂爆破試驗的基本原則輸氣管道延性斷裂的止裂控制是確保管道安全穩定運行的重大技術關鍵,必須高度重視管材的止裂韌性是材料抵抗延性裂紋擴展能力的度量。設計新的輸氣管道時應審慎進行管道延性斷裂的止裂設計,其目的是恰了延性斷裂,材料本身的止裂能力能夠將斷裂的長度控制在一定范圍內所謂恰當地規定管道的止裂韌性要求,是指材料所具有的韌性,既能最大限度地容忍初始缺陷,又能在延性斷裂裂紋一旦萌生后止裂,同時又能滿足批量生產管材的經濟性要求以夏比沖擊值表示的管道所需的止裂韌性值取決于管道的最高工作壓力、管道的直徑、壁厚管線鋼的強度級別、輸送氣體的組分以及管道的最低工作溫度。
      
      為進行管道的止裂設計,國外己發展了多種預測模型,它們都是在斷裂力學理論指導下,以。對于新發展起來的控軋控冷鋼材,其夏比沖擊功試樣的斷口分離有時就比較嚴重此時,在其CVN系列溫度試驗曲線上,對應于100%剪切面積的CVN能量值會從CVN曲線的上平臺上,隨溫度的降低而下降。其CVN系列溫度試驗曲線的形狀,具有所謂“上升上平側曲線所示。在100%剪切面積下的最小CVN值稱為CV100或CVI,其數值低于上平臺CVP的數值修正系數LF的計算公式為:當預測值<當預測值>94J,LE>1.0,按下式確定Leis修正系數與TCM模型預測韌性值的關實際上,Leis修正系數中考慮了以下一些影響因素:試驗中使裂紋擴展的能量以外的能量所占比例加大;*材料具有輕度斷口分離現象,(CVP/CV100)的數值小于1.25此時的修正結果業經Alliance全尺寸爆破試驗驗證,可以使圖成立,則視為材料的斷口分離現象嚴重,TCM模型及Leis公式的修正結果不再適用。需要考慮用另外的方法修正。必要時應考慮用全尺寸止裂爆破試驗進行驗證。
      
      西氣東輸管道的止裂韌性預測西氣東輸管道的止裂韌性預測可以按以下思路考慮首先應考慮西氣東輸管道的設計參數是否超出了經過全尺寸止裂爆破試驗驗證過的輸氣管道參數范圍表3給出西氣東輸管道的設計參數與經過全尺寸爆破試驗驗證的Alliance管道的設計數據的對比表3西氣東輸管道與Alliance管道經過全尺寸爆破試驗驗證的設計參數的對比己經過驗證的Alliance管道設計參數西氣東輸管道設計參數輸送氣體熱值(Mj/m3)44.337.5管道最大工作壓力(MPa)12(OD91水14.23mm)8.27(OD1067K11.43mm)10(OD1118< 16.1mm)*用Battelle研宄所雙曲線模型預測并經Leis修正系數修正的夏比沖擊功最大試驗值(J)用TCM模型預測為154J,己超出線性相關范圍乘以Leis修正系數1. 25后,預測值為192J用TCM模型預測約為86J,未超出線性相關范圍故Leis修正系數取為1.0,預測值約為86J板材CVN試樣的斷口分離現象(CVP/CV100)1.25有待試驗確定*發稿時得知,西氣東輸管道的直徑已改為01016<14.6mm相對于Alliance管道而言更趨于安全由表3可見,除板材CVN試樣的斷口現象還有待試驗確定外,西氣東輸管道在繪有188個全尺寸爆破試驗點的圖表上,代表西氣東輸管道工況的工作點大約位的設計參數并沒有超出經過全尺寸爆破試驗于該圖表的中部。因此,可以初步判定,西氣驗證的Alliance管道的數據范圍。東輸管道的設計參數沒有超出經過全尺寸爆具有同樣的止裂能力AcademicJumalElectrnic配備最大能力為900J的沖擊試驗機jj至于ybookmark6破試驗驗證的輸氣管道的數據范圍,不需要進行全尺寸止裂爆破試驗可以利用經過驗證的預測模型和修正系數對該管道的止裂韌性值進行預測。
      
      其次,應考慮選擇什麼預測模型來計算所需止裂韌丨性根據西氣東輸管道的設計參數,建議采用美國Battelle研究所的TCM雙曲線預測模型來預測西氣東輸管道所需要的止裂韌性若計算出的止裂韌性數值大于94J,應采用大于1. 0的Leis修正系數進行修正。
      
      中國鋼管信息港資訊部獲悉:應注意管材供應廠商提供的X70板材的CVN系列溫度試驗曲線形狀是否有上升平臺。廠商應保證板材在100%剪切面積下的CVP對CV100的比值不大于1.25第四,在鋼板訂貨時應令管材的最小韌性值大于上述止裂韌性的預測值。根據斷裂力學原理,此時,發生延性斷裂時能夠止裂的概率為10(%,且止裂時的裂紋擴展長度將不會大于2倍管長第五,若管材的斷口分離現象嚴重,其(CVP/CV100)的數值己大于1.25,一些研究表明此時的修正系數可能應該更高。此時可將止裂韌性的預測值加大50%,據專家分析,這一方法相當保守,但在斷口分離現象嚴重時可以采用。此外,還可與管材供應商協商,在鋼板制造工藝可能和經濟的前提下,盡可能提高訂貨時的最小韌性值例如,加拿大IPSCO公司為Alliance輸氣管道生產的直2mmX70級螺旋焊官,止裂韌性預測值為CVN192J,訂貨要求為280J,而實際交貨的所有爐批鋼板韌性的平均值竟達到了347J第六,對同樣直徑和壁厚的螺旋埋弧焊管和直縫埋弧焊管的止裂韌性要求相同現代軋鋼技術的進步使板材各向異性的影響日益減小。滿足技術條件要求、且有(CVP/CV100)>1.25韌性相同的兩種焊管的管材第七,X70管材的金相組織可能是以針狀鐵素體為主,也可能是少量珠光體加鐵素體組織上述預測模型對這兩種組織都適用,并且都己經過全尺寸爆破試驗的驗證。
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